JPH0288429A - 相互分散二相フェライト複合体 - Google Patents
相互分散二相フェライト複合体Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
用なハードなフェライト磁性材料に関する。より詳しく
は、本発明は、第1のフェライト相がスピネル構造を有
し、第2のフェライト相が磁性プランバイト相を有する
相互分散二相フェライト複合体に関する。
の絶縁材料上に形成される。その像は、ブラシの芯の中
の磁石の影響下に芯から伸びる毛皮様毛状物を形成する
小磁性キャリヤー粒子よりなる回転磁気ブラシにより現
像される。磁気ブラシはトナー粒子を摩擦帯電させてそ
れらの帯電トナー粒子を光導電体上の静電気潜像に運び
、それにより像をトナー像に現像する。トナー像は場合
により次いで紙などの受容体に転写されることがある。
量%のランタンを含有する二成分系現像利用のハードな
フェライト磁性キャリヤー粒子が記載されている。フェ
ライト中のランタンの存在はフェライトの導電性を増大
させ、その現像効率を改良す゛る。不幸なことに、その
ようなフェライトキャリヤーは所望以上に高い磁性モー
メントを示す。そのよつな高磁性モーメントは、そのよ
うなキャリヤーよりなるブラシで現像されるトナー像に
高品質画像形成に望ましくない高い粒状性を示させる。
4号)明細書は、一つの相が粒子の芯を形成し、第2の
相が粒子の外殻を形成する二相フェライトキャリヤー粒
子を開示している。この芯は、六方晶系構造及び六方晶
系とスピネル構造の混合物の構造を有し、5〜30%の
BaO15〜30%のZnO及び5〜90%のFezO
3により構成される。外殻はスピネル構造を有し、(モ
ルパーセントで)5〜20%のNiO,5〜35%のZ
nO及び40〜70%のFe、0.により構成されるフ
ェライトスラリー又は前記成分の一部が一価以上の一種
以上の金属で置換されているフェライトスラリーから形
成される。
載されているフェライト材料の比較的高い導電性及び保
磁力を有するが、しかし同時により低い磁性モーメント
を存し、それらを静電記録現像剤におけるキャリヤーと
して用いることを可能にしてその米国特許に記載される
フェライトよりなるキャリヤーから形成されるものより
高品質、低粒状性のトナー画像を生成するハードな磁性
フェライト材料を提供する問題を解決することを目的と
するものである。
細書に記載されるハードなフェライト磁性キャリヤー粒
子の性質が二相複合体構造を形成させる亜鉛又はこれと
類似した元素の添加により改良されることが見出された
。得られる複合体構造の磁性モーメントはより低く、そ
の結果単位面積当りより多(の毛状物を有するよりソフ
トな磁気ブラシが得られることが判明した。この結果、
そのブラシを用いて作られたドナー画像の粒状性が低く
なり、従って画像品質がより良好になる。更に又、前記
特開昭62−124564号明細書に記載されたキャリ
ヤー粒子と異なり、本発明の二相複合体材料は、キャリ
ヤー粒子のより良好・な流動、より良好なトナーの帯電
及びより多くのトナーの光導電体への運搬、即ち増大し
た現像効率をもたらすはるかにより高い保磁力を有する
キャリヤー粒子を提供することが見出された。
混合物よりなる。第1の相は、立方晶系構造を有し、一
般式MFezQn(式中、Mはスピネルフェライトを形
成する少な(とも一種の元素である)で表わすことので
きるスピネルすなわち“S II相である。そのような
元素としては、例えば二価元素ニッケル、コバルト、銅
、亜鉛、マンガン、マグネシウム、鉄及びそれらの混合
物が挙げられる(鉄が用いられる場合には、フェライト
は弐Fexe<で表わされる)。−価及び多価元素の混
合物も又、それらの元素のモル量がそれらの原子価に反
比例し、スピネルが形成され且つスピネル相と°゛M′
°M′°相間応が起こらない限りM元素として用いるこ
とができる。例えば、0.6モルのクロムと0.2モル
のナトリウムを用いることが可能である。同様にして、
アルミニウム等のその他の多価元素も又利用して部分的
に鉄を置換することができる。
ち“M″相である。この“M“相は一般式RwP<+□
>pettotqを有する。この式において、Rはラン
タン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピ
うム、及びそれらの二種以上の混合物から選ばれる希土
類元素である。又、その−般式において、Pはストロン
チウム、バリウム、カルシウム、鉛又はそれらの二種も
しくはそれ以上の混合物である。又、その一般式におい
て、Xは0.1〜0.4である。その複合体においては
2.5−F−/L/(7)“M”相当り0.1A−1モ
ルのスピネル相カ存在する。もし、より多くのスピネル
相が存在すれば、現像剤付着が起こり、それはキャリヤ
ーが光導電体に転写されるかもしれないことを意味し、
又、スピネル相の存在量が余りに少ない場合には、本発
明の利点、即ちより平滑なブラシ及びより高い画像品質
が得られない。
操作により製造することができる。適当な操作は、例え
ば米国特許3,716.630号、4.623,603
号及び4,042.518号各明細書;に、Maste
rs、 ”5pray Drying” Leonar
d旧11 Books刊、London、 502〜
509頁; E、PJohlfarth編、“Fer
romagnetic Materials″l 3巻
、 NorthHolland Publishin
g Company刊、 Amsterdam、
NewYork、 315以降などに記載されている。
素の酸化物を有機バインダー及び水と混合し、混合物を
スプレー乾燥して微細乾燥粒子を形成することよりなる
。この粒子を次いで焼成してフェライト複合体を生成す
ることができる。キャリヤー粒子を形成するためには、
この複合体を磁性化させ、周知の如く任意に重合体で被
覆させてより良好にキャリヤー粒子がトナー粒子を摩擦
帯電させることができるようにする。フェライト中の希
土類の存在はキャリヤー粒子の導電性を改良させること
を目的とするものであるので、樹脂層がキャリヤー粒子
上に含まれる場合には、それは粒子集団が導電性に留と
まるように十分薄くすべきである。
電性接触をするように不連続とすることができる。キャ
リヤー粒子は篩を通して目的範囲の径をうることができ
る。任意に重合体被覆を含む典型的な粒径範囲は5〜6
0マイクロメートルである。フェライト磁性キャリヤー
粒子の製造及び使用を説明する追加の詳細は、米国特許
4,764.445号明細書に見ることができる。
和された際に少なくともメートル当り23874アンヘ
ア回数(A10+)及び79580 A/m (7)印
加基における少なくともキャリヤーのグラム当り1.8
8X10−sつz−ハ/ ) ル(Wba+/g)(
7)jlliffll−ffトを有する。これらの粒子
は、予想外にも、スピネル相を含まない、より小さい粒
子の磁性モーメントよりも小さい3.76 X 10−
’〜6.89X生じるので、即ちキャリヤーがブラシ
の芯に沿って摺動せずにブラシの芯に沿って180°回
転で移動してより高いトナー上の帯電及びより多量のト
ナーの光導電体への運搬を生ずるので望ましい。
ersed)又は均質に混合されており、一方の相或い
は他方の相が連続相を形成しているかを決定することは
可能でなかった。本発明に従った均質二相複合体構造硬
質磁性フェライト粒子の電子顕微鏡写真を示す 第2図
は、各キャリヤー粒子が多くの小凝集晶子で形成されて
いることを示す。これに対して米国特許4,764.4
45号明櫂書の実施例1のフェライト粒子の顕微鏡写真
を第1図に示す。
、より小さな径の晶子が生じ、大きな空隙が少なくなっ
てトナー粒子とのより多くの表面接触を与えることが明
らかである。これらの粒子は又、第2図に示す如く、通
常球状であり、それは磁気ブラシにおける粒子の機械的
安定性を増大するので望ましいものである。
びキャリヤーの幾つかの特性を従来技術と対比して説明
する図面(写真)であって、第1図は前記米国特許4,
764.445号明細書の実施例1に従って調製したS
ro、?La6. z+pe+zo+qの組成を有する
従来技術の硬質磁性フェライト粒子を示す25キロボル
ト及び5000倍の倍率の走査電子顕微鏡写真である。
硬質磁性フェライト粒子を示す25キロボルト及び50
00倍の倍率の走査電子顕微鏡写真である: 0.1モルのスピネル即ちII S II相: ZnF
e042.5モルの磁性プランバイト即ち°°M°°相
:La、Sr Tl−X) Fel zo+ * (式
中Xは0.21であり、実施例1に従って調製)(実施
例2.3及び4に従って調製された粒子も同一の表面形
態を有する)。
用いて作った磁気ブラシの表面を示す25倍拡大におけ
る光学的拡大図である。
て作った磁性ブラシの表面を示す25倍拡大における光
学的拡大図である。
ラシにより現像されるトナー画像に転写されるので、第
4図の毛状物パターンは第3図のパターンよりもトナー
画像において見え難く、従ってトナー画像品質がより高
いことを示している。
して有用である。これらのキャリヤーの第1のものは、
バインダーのない本発明のフェライト複合体よりなり、
必要な保磁力及び誘導磁性モーメントを示す。
ライト複合体よりなり、必要な保磁力及び誘導磁性モー
メントを示す0本発明のフェライト複合体はバインダー
中に離散小粒子として分散されるが、これらのバインダ
ータイプの粒子の抵抗率は、上記利点を得るためには、
バインダーなしのキャリヤー粒子と匹敵するものでなけ
ればならない。従って、フェライト粒子間の電気的接触
を確実にするために導電性カーボンブラックを添加する
ことが望ましい。
濃度で混合することにより形成することができる。高濃
度のトナーを用いることができる。
%のキャリヤー及び1〜30重量%のトナーを含有する
。
ができる。それは、通常樹脂を着色剤、即ち染料又は顔
料及び任意のその他の所望の添加剤と配合することによ
り調製される。着色剤の量は広範囲、例えばトナーの3
〜20重量%の範囲で変えることができる。着色剤の組
合せも使用できる。トナーは又荷電調節剤及びブロッキ
ング防止剤等の少量成分を含むこともできる。
添加剤を樹脂中に分散する。塊状物を冷却し、小塊に粉
砕し、微細に磨砕する。得られるトナー粒子の直径は0
.5〜25マイクロメーターの範囲であり、平均径は1
〜16マイクロメーターである。キャリヤ一対トナーの
平均粒径比は50:l〜1:1の範囲にある。
鉛、第2銅、ニッケル又はマグネシウムの何れかの酸化
物の粉末を秤量し、充分に混合した。別の容器で、4重
量%(原液重量基準)のバインダー樹脂と0.4重量%
のアンモニウムポリメタクリレート界面活性剤(W、R
,ブレース社より“”Daxad 32°゛の商標の
下に販売)を蒸留水中に溶解することにより原液を調製
した。これらの粉末をこの原液と50 : 50の重量
比で混合し、混合物を約24時間ボールミルで粉砕した
後スプレー乾燥した。このようにして形成された生ビー
ズ粒子を分級して適当な粒径分布を得た。化ビーズを次
いで900〜1250°Cの温度で10−15時間焼成
した。このようにして得られた焼成ケーキを解凝集させ
て粉末をキャリヤーとして用いるように篩分けした。得
られたキャリヤーはスピネル相がZnPezOa+ C
uFezOn+ N1Fez0a又はMgFezO4に
より構成され、“M 11相がSro、tqLao、z
+Pe’tzO+qにより構成される二相フェライト複
合体構造を有した。“M 11相のモル比は0.0.0
.5或いは1.0モルの°゛S°“相当り2.5モルの
一定に保った。
る対照例を形成する。
。
トルの容積平均粒径及び3.2/3.9の容積平均/数
平均粒径比を有するポリ(スチレン−コープチルアクリ
レート)と混合することによりキャリヤーとしての帯電
特性を試験した。表■に結果を示す。
度の増大と共に相当減少すること及び亜鉛スピネル相が
磁性化の最大の減少を有することを示している。
ること及びこれらの二相間及び各種化学種の間で交差反
応が起らなかったことを示した。
トナー上の電荷Q/Mはトナー及びキャリヤーが第2水
平電極の下の水平電極上に置かれてAC磁場(攪拌を行
うため)及びDC電場の両方に付される標準的操作を用
いて測定した。トナーが他の電極にジャンプする際の電
荷の変化を測定し、ジャンプしたトナーの重量で除した
。表はAC磁場開始後の0.5秒及び30秒後のトナー
上の電荷を与える。又、表Hにおいて、スローオフはト
ナーとキャリヤー間の静電気結合強度の測定値である。
らスローオフしたトナー量を測定する。米国特許4,4
73.029号明細書に説明されるような現像剤台及び
磁気ブラシ上に濾紙がフォトレセプターと同一の相対的
位置するように置かれたブフナー漏斗を用いる装置を使
用してブラシ回転時のトナーのスローオフを求めた。ブ
ラシを各トナーに対して2分間真空に引きながら回転さ
せ、トナーを濾紙に集めた。表■は裸芯試料の帯電特性
及びスローオフが許容可能であることを示している。
リ(フッ化ビニリデン)樹脂と混合し、篩分けし、15
分間ロールミル上でロールがけし、オーブン内で230
’Cで4時間硬化させ、再び篩分けして作製した。この
キャリヤーをトナーと混合し、前記と同様にして帯電特
性を試験した。
0 26.7 135.0 3.10.00
07 o、ooi。
152.3 148.1 3.20.0010 0.0028 MgFexOn 0.5 26.5 171.3 2.81.
0 40,0 138.3 3.60.00
4B 0.0064 表■は帯電特性及びキャリヤーのスローオフが許容可能
であることを示している。
モルのZnFe!04スピネル相を有する実施例1と同
様に調製した試料を実施例2と同様にして1%樹脂と加
熱し、実施例2と同様のトナーを用む)て6重量%のト
ナー濃度で電子写真複写機内で試験した。複写物の粒子
を分析したところ、目分量見掛は粒状性は、同一トナー
を用いる同一帯電量での同−比において、スピネル相を
含有しない同一フェライトキャリヤーを用いて作られた
複写物の粒状性に比べて減少していた。1.0モルのス
ピネル相を含有する試料の粒状性は最も大きく、20%
減少し、それは約3粒子単位に相当する(1粒子単位は
視覚的に検知可能な相異である)。
同様にして調製した試料の夕・ノブ密度を測定した。
測定)がスピネル相の濃度と共Gこ増大することを示し
、それは粒子の形態に帰せられる。
ルすることができる。磁性ブラシカ(111さく、ブラ
シ上により多くのキャリヤーを必要とする場合には、よ
り高いタップ密度が望ましし1゜尖施奥l ネオジム、プラセオジム、サマリウム、ユウロピウムも
しくはそれらの混合物、又はそれらとランタンとの混合
物をランタンの代りGこ用し)て実tJ缶例1〜4を繰
返して同様な結果を得ること力(できる。
される静電写真方法及び光導電体上の電荷が電子的に誘
導される誘電記録方法を含む任意の静電記録方法用の二
成分系現像剤のキャリヤーとして有用である。これらの
粒子は又、屯−成分現像剤の一部として用いることがで
き、その場合にはそれらは粉立ちを減少させ、磁気的に
読取り可能な画像を与える。それらは又、磁気ブラシク
リーニング舎内のクリーニング粒子としても用いること
ができる。それらは又、飽和磁性モーメント及び保磁力
を独立にコントロールできるので焼結磁石の軟化及び硬
化にも有効であり、平滑な粒子表面が生成される。
電性及び保磁力を示し、そしてその結果として米国特許
4,764.445号明細書に記載されたフェライト材
料が示す利点(キャリヤー粒子用)を示す、しかしなが
ら、本発明のフェライト材料はより低い磁性モーメント
を示し、それは、それらが静電記録現像剤中にキャリヤ
ー材料として用いられて、該米国特許のフェライトより
なるキャリヤーにより製造されるものより高い品質、低
い粒状性のトナー像を生成する。
IN iftを示す25キロボルト及び5000倍の倍
率の走査電子顕微鏡写真である。 第2図は下記組成を有する本発明による均質二相複合体
構造硬質磁性フェライト粒子の構造を示す25キロボル
ト及び5000倍の倍率の走査電子顕微鏡写真である。 : 0.1モルのスピネル即ち“S”相: ZnFe042
.5モルの磁性プランバイト即ち“Mo“相:LaxS
rH−x、Fe+zotq (式中Xは0.21であり
、実施例1に従って調製) 第3図は、第1図に示した従来技術のキャリヤー粒子を
用いて作った磁気ブラシの表面粒子構造を示す25倍拡
大光学写真である。 第4図は第2図に示した本発明のキャリヤー粒子を用い
て作った磁気ブラシの表面粒子構造を示す25倍拡大光
学写真である。
Claims (1)
- 1、一般式MFe_2O_4(式中、Mはスピネルフェ
ライトを形成する少なくとも一種の元素である)を有す
るスピネル相及び一般式R_xP_1_−_xFe_1
_2O_1_9(式中、Rはランタン、ネオジウム、プ
ラセオジム、サマリウム、ユウロピウム又はそれらの二
種もしくはそれ以上の混合物であり、Pはストロンチウ
ム、バリウム、カルシウム、鉛又はそれらの二種もしく
はそれ以上であり、xは0.1〜0.4である)を有す
る磁性プランバイト相を含んでなり、1:25〜10:
25のスピネル相:磁性プランバイト相比(モル比)を
有することを特徴とする相互分散二相フェライト複合体
。
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